Тема: Моніторинг меліорованих земель

Меліорація земель як комплекс організаційно-господарських і технологічних заходів є важливим фактором соціально-економічних перетворень, що впливає на розвиток агропромислового комплексу, народного господарства загалом. Як складова оптимізації природного середовища вона спрямована на поліпшення земельних угідь з метою оптимального використання природного потенціалу ґрунтів і передбачає зрошування, осушування, дехімізацію та інші заходи. Однак меліорація може спричиняти і негативні явища та процеси: пересушування або перезволожування земель; розвиток небажаних інженерно-геологічних процесів; недостатній приріст урожайності сільськогосподарських культур. Тому необхідні отримання систематичної об'єктивної інформації про всі зміни на меліорованих територіях, аналіз їх причин і тенденцій розвитку, прогнозування меліоративного стану і його оптимізація, тобто створення системи меліоративного моніторингу.

Меліоративний моніторинг — система спостережень, оцінювання, прогнозування та прийняття рішень з метою оптимізації меліорованих земель і прилеглих до них територій.

Основними завданнями меліоративного моніторингу є:

— вивчення закономірностей багаторічного природного і трансформованого меліоративною діяльністю людини рівневого та гідрохімічного режиму й балансу ґрунтових вод;

— вивчення режиму вологості ґрунтів та порід зони аерації;

— вивчення змін гідрогеологічних, гідрологічних та інженерно-геологічних умов на меліорованих землях і прилеглих до них територіях;

— аналіз та узагальнення гідрогеолого-меліоративної інформації з метою оцінки фактичного стану осушуваних та зрошуваних земель, визначення ступеня меліоративного впливу на навколишнє природне середовище;

— гідрогеологічне прогнозування.

Окремі блоки та прямі і зворотні зв'язки між ними (рис. 6.3) формують систему моніторингу меліорованих земель.

Рис. 6.3. Меліоративний моніторинг земель

Блок «Спостереження» передбачає вибір індикаторних елементів і параметрів меліоративного стану земель, що підлягають спостереженню та оцінюванню. Блок «Оцінка фактичного стану меліорованих земель» оснований на порівняльному аналізі наявного меліоративного стану осушених або зволожених земель з оцінними критеріями для з'ясування ступеня несприятливих відхилень у меліоративній ситуації. Важливим елементом блоку є обрання науково обґрунтованих критеріїв, які повинні диференціювати меліоративний стан земель залежно від дії осушувальної або зрошувальної мережі й нормативно обґрунтувати напрями його оптимізації.

Блок «Прогноз стану меліорованих земель» базується на інформації про стан меліоративних земель натепер і в минулому. Першочергове значення має прогнозування глибини залягання ґрунтових вод, яке є головним критерієм завчасної оцінки меліоративної ситуації й основою для розроблення і оперативної реалізації необхідних експлуатаційних заходів з метою регулюван-ня водного режиму території. При прогнозуванні рівнів ґрунтових вод необхідне встановлення ступеня і особливостей впливу меліоративних заходів на прилеглі землі з тим, щоб зміни в натурально-природній ситуації не порушували екологічної рівноваги.

Реалізуючи блок «Оптимізація меліоративного стану земель», необхідно виявити й ідентифікувати процеси та явища, що порушують нормальне функціонування меліоративних систем, і визначити заходи, які сприятимуть оптимізації становища.

Блоки «Спостереження», «Оцінка стану меліорованих земель», «Прогноз стану меліорованих земель» формують інформаційну систему моніторингу, а блок «Оптимізація меліоративного стану земель» — систему управління.

Система меліоративного моніторингу зорієнтована на накопичення необхідних обсягів порівнюваної інформації, оцінювання наявної меліоративної ситуації, її прогнозування та прийняття рішень із питань оптимізації.

Еталонні об'єкти і методика організації еколого- меліоративного моніторингу. Контролювання і аналізування змін, які відбуваються в природних комплексах внаслідок дії меліоративних заходів, може забезпечити організація еколого-меліоративного моніторингу — системи комплексних спостережень, оцінювання та прогнозування стану природного середовища на меліорованих і прилеглих землях, а також загальних спостережень за ситуацією на території водозбору.

Еколого-меліоративний моніторинг може бути локальним, регіональним і національним. Ці види є складовими глобального біосферного моніторингу, який комплексно оцінює зміни в природних комплексах внаслідок антропогенної дії.

На локальному рівні основну увагу приділяють отриманню безпосередніх характеристик стану земель, параметрів складових геологічного середовища і режиму його функціонування. Локальний еколого-меліоративний моніторинг забезпечує гідрогеологомеліоратив- на служба, а спостереження і дослідження проводяться спільно із зацікавленими проектними й науково-дослідницькими організаціями за єдиною методикою.

На регіональному рівні вирішують питання оцінювання просторово-часової мінливості параметрів геологічного середовища (багатокомпонентної динамічної системи, що охоплює верхню частину літосфери, яка перебуває під техногенним впливом (рельєф, ґрунти, підземні води, форми прояву екзогенних геологічних процесів)), формують бази даних регіонів, нормативно- довідкову і нормативно-методичну базу галузі у складі регіональних центрів моніторингу. Результати узагальнень передають у національний і галузеві центри.

На національному рівні узагальнюють інформацію по галузях загалом, формують бази даних галузевого центру моніторингу, розробляють заходи та координують роботи з іншими відомствами — суб'єктами державного моніторингу довкілля, міжнародними центрами екологічного моніторингу.

Загальне оцінювання впливу меліорації на природні комплекси здійснюється за допомогою:

— порівняння даних про стан природних комплексів у природних умовах (до проведення меліорації) і в техногенних умовах (через 3—5 років після введення осушуваного або зрошуваного об'єкту меліорації в експлуатацію);

— порівняння інформації про стан природних комплексів за техногенних умов з аналогом, розташованим поза зоною впливу меліорації (на прилеглих зонах);

— встановлення фактичної зони впливу меліорації на прилеглі землі і порівняння з проектною (прогнозованою).

Антропогенний вплив меліорації на природні комплекси призводить до змін:

— режиму рівня ґрунтових вод (РГВ) на гідромеліоративних системах і прилеглих територіях;

— режимів стоку води на водотоках і у водоприймачах при їх регулюванні;

— водного, сольового, окисно-відновного і поживного режимів ґрунтів;

— напрямку природних ґрунтоутворюючих процесів;

— природної родючості ґрунтів, забруднення вод і ґрунтів добривами і пестицидами;

— спотворення і часткової ліквідації природних ландшафтів;

— видового і кількісного складу флори та фауни, характерних для природних екосистем.

Ефективність еколого-меліоративного моніторингу значною мірою залежить від точності вибору і обґрунтування об'єкта досліджень, яким може бути еталонна (типова) осушувальна або зрошувальна система, що у достатньому обсязі характеризує весь комплекс природних умов, а також різновиди способів осушення (зрошування тощо), рівня експлуатації сільськогосподарських меліорованих земель, включаючи і природоохоронні заходи.

При типізації меліоративних систем загальними природними ознаками для виокремлення еталонних систем є: водозбір річки, рельєф, ландшафт, типи водного живлення, ґрунтовий покрив, наявність або відсутність постійних водних джерел для зволоження.

Об'єкти спостережень і досліджень (еталонні системи) обирають не лише за природними факторами, а й за антропогенними, вдаючись до типізації, вибору типу і виду меліоративної системи певного класу, характерного для тієї чи іншої таксономічної одиниці природного районування. Основними таксономічними одиницями, які обумовлюють вибір еталонних систем за природними факторами, є водозбори річок.

Методика спостережень і досліджень на еталонних водозборах. Моніторинг стану природного середовища на еталонних водозборах здійснюють, використовуючи метод профілів і метод локальних зон.

Метод профілів полягає в тому, що через весь водозбір системи прокладається нівелірний хід (розрахунковий створ), переважно прямолінійний. Таких ходів може бути кілька залежно від крутизни схилів і довжини водозбору. Вздовж розрахункового ходу послідовно виконують: заміри РГВ; відбори проб ґрунту; відбори проб води на гідрохімічний аналіз; ботанічні й загальні ситуаційні спостереження за станом лісової і лісокущової рослинності, лісової підстилки та ін.

Інформацію, отриману з ділянок детального спостереження, доповнюють даними з локальних зон, отриманими внаслідок спостережень за об'єктами забруднення і проявами ерозійної діяльності (тваринницькими фермами, місцями сховищ мінеральних добрив і пестицидів, гноєсховищами та ін.).

Нівелірні ходи і локальні зони наносять на картографічну основу, додаючи до кожного з них опис і журнал спостережень. Залежно від мети і завдання спостережень визначають обсяг інструментальних робіт. Для впорядкування робіт і визначення їх об'єму виокремлюють 5 зон впливу меліоративної системи:

1) внутрішня зона в контурах меліоративної системи;

2) внутрішня зона, яка охоплює немеліоровані площі в контурах меліоративної системи;

3) зона впливу безпосередньо прилеглих земель;

4) віддалена зона впливу;

5) зона повітряного простору.

До додаткових ознак належать локальні пониження на прилеглій території і локальні підвищення на об'єкті меліорації (на загальному фоні рельєфу); механічний склад ґрунту і висота капілярного підняття води, потужність ґрунтового покриву і тип ґрунту, домінуюча рослинність на прилеглих землях, загальний напрямок потоку ґрунтових вод, хімічний склад ґрунтових вод і прогноз його змін після зниження рівня ґрунтових вод.

Основою ґрунтово-меліоративних досліджень на еталонних об'єктах є проведення ґрунтово-меліоративної зйомки, масштаб якої залежить від площі об'єкта і складності природних умов. Вона супроводжується закладанням ґрунтових розрізів, які поділяють на основні, контрольні і прикопки.

Основні ґрунтові розрізи глибиною 2,0 м (до РГВ) закладають на переважаючих геоморфологічних елементах для вивчення будови й особливостей ґрунтового профілю, характеру ґрунтоутворюючих і підстилаючих порід, розподілу вологи, щільності та ін.

Контрольні ґрунтові розрізи глибиною 1—1,5 м закладають для вивчення ступеня варіації найістотніших ознак ґрунтів, виявлених при описі основних розрізів.

Прикопки глибиною 80 см закладають для уточнення меж поширення різних типів ґрунтів.

Кількість розрізів, які закладають при ґрунтовій зйомці еталонних масивів, залежить від її масштабу і складності природних умов об'єкта. Середня кількість основних і контрольних розрізів, які закладаються на кожні 100 га досліджуваного еталонного масиву, становить від 3 до 7 при масштабі 1 : 10 000, від 8 до 15 при масштабі 1 : 5000 і від 20 до 35 при масштабі зйомки 1 :2000.

На торфових масивах при проведенні ґрунтово-меліоративної зйомки виконують зондування торфовищ по поперечниках, закладених залежно від складності об'єкта через 25 або 50 см на всю глибину торфовища до мінерального дна. Зразки торфу відбирають з усіх основних розрізів і не менше як з 20—50 % контрольних розрізів до глибини 0,3—0,5 м через кожні 10—15 см.

На обводнених мінеральних ґрунтах відповідно до складності ґрунтового покриву додатково до кожного розрізу закладають від 1 до 3 прикопок. Зразки мінеральних ґрунтів відбирають з генетичних горизонтів. Кількість і види аналізів по кожному розрізу визначають з урахуванням типових особливостей і відмінних ознак різних ґрунтів.

При проведенні ґрунтово-меліоративної зйомки еталонних осушувальних або зволожувальних масивів необхідно охоплювати спостереженнями і прилеглі землі, площі яких приблизно в 1,5 раза перевищують площу еталонного об'єкта.

Водно-фізичні властивості ґрунтів вивчають на дослідних ділянках, закладених на типових для масиву ґрунтах. Кількість аналізів водно-фізичних властивостей ґрунтів залежить від складності ґрунтового покриву.

Завершальним етапом ґрунтово-меліоративної зйомки є складання ґрунтово-меліоративної карти з виокремленням типових ґрунтових ділянок. У цій карті синтезують матеріали ґрунтових, гідрогеологічних та інших досліджень. Вона є фоновою при оцінюванні змін, зумовлених меліорацією. Ґрунтові ділянки в майбутньому використовують для здійснення на них спеціальних видів спостережень для оцінювання окремих типів ґрунтів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 14